JP2022507837A - Radiation protection nanoparticles - Google Patents

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Abstract

【課題】放射線保護ナノ粒子を提供する。【解決手段】本発明の放射線保護ナノ粒子は第1の金属酸化物ナノ粒子を含む。上記放射線保護ナノ粒子は、前記第1の金属酸化物ナノ粒子の表面に形成された第2の金属酸化物層をさらに含む。上記放射線保護ナノ粒子は、前記第1の金属酸化物ナノ粒子と前記第2の金属酸化物層との間に極性界面を有する。【選択図】図2PROBLEM TO BE SOLVED: To provide radiation-protected nanoparticles. The radiation-protected nanoparticles of the present invention include first metal oxide nanoparticles. The radiation-protected nanoparticles further include a second metal oxide layer formed on the surface of the first metal oxide nanoparticles. The radiation-protected nanoparticles have a polar interface between the first metal oxide nanoparticles and the second metal oxide layer. [Selection diagram] Fig. 2

Description

本発明は、放射線保護ナノ粒子に関する。 The present invention relates to radiation protected nanoparticles.

大容量の電離放射線(IR)の露出は、様々な医療分野及び産業において発生することができる。医療分野において、癌患者の50%以上が費用効果と非侵襲性のために放射線治療を受ける。しかし、放射線療法の間に正常組織は、特に腫瘍塊に近い場合に破損される可能性がある。一例は、頭頸部癌(head and neck cancer、HNC)の放射線療法中に唾液腺が放射線照射を受けると生じる放射線誘発性唾液分泌不全(hypo-salivation)または口腔乾燥症(xerostomia)である。 Exposure of large volumes of ionizing radiation (IR) can occur in various medical fields and industries. In the medical field, more than 50% of cancer patients receive radiation therapy for cost-effectiveness and non-invasiveness. However, during radiation therapy, normal tissue can be damaged, especially if it is close to a tumor mass. One example is radiation-induced salivation or xerostomia, which occurs when salivary glands are exposed to radiation during radiation therapy for head and neck cancer (HNC).

頭頸部癌は8番目に一般的な癌であり、毎年550,000件の新しい事例が報告され、頭頸部癌患者の52%が放射線治療を受ける。放射線誘発性の乾式性筋炎は、頭頸部癌の放射線療法における最大の急性および臓器副作用であり、患者の予後と長期の生活の質に大きく影響を与えることができる咀嚼して飲み込むこと、口腔衛生などの主要口腔機能と関連がある。医療分野以外にも、エネルギー需要が増加するに従って産業分野での原子力利用が急速に増加している。 Head and neck cancer is the eighth most common cancer, with 550,000 new cases reported each year, and 52% of head and neck cancer patients receive radiation therapy. Radiation-induced dry myositis is the largest acute and organ side effect in radiation therapy for head and neck cancer and can significantly affect the prognosis and long-term quality of life of patients. Chewing and swallowing, oral hygiene. It is related to major oral functions such as. In addition to the medical field, the use of nuclear energy in the industrial field is rapidly increasing as energy demand increases.

医療過程でのIRに対する露出とは異なるが、偶発的な全身放射線照射(total body irradiation、TBI)は造血症候群および胃腸症候群のような深刻な生命を脅かす結果をもたらす。組織がIRに露出されたときに、顕微鏡的に活性酸素種は水の放射線分解を介してミリ秒以内に迅速に生成される。このような活性酸素種は、核酸と細胞構成要素と反応して生物学的機能を破壊し、その上に細胞死滅を誘導する。高い有糸分裂速度を有する細胞がIR誘発活性酸素種にさらに脆弱であるため、先祖細胞/幹細胞または再生に関する組織が普通損傷されて、放射線による損傷は不可逆であり再生成がないように作用する。 Unlike exposure to IR in the medical process, accidental total body irradiation (TBI) has serious life-threatening consequences such as hematopoietic and gastrointestinal syndromes. Microscopically, reactive oxygen species are rapidly produced within milliseconds via radiolysis of water when tissue is exposed to IR. Such reactive oxygen species react with nucleic acids and cell components to destroy biological functions and, on top of that, induce cell death. Because cells with high mitotic rates are more vulnerable to IR-induced reactive oxygen species, ancestral cells / stem cells or tissues involved in regeneration are usually damaged, and radiation damage is irreversible and acts to prevent regeneration. ..

上記のような問題点を解決するために、本発明は放射線保護機能に優れた放射線保護ナノ粒子を提供する。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides radiation-protected nanoparticles having an excellent radiation-protecting function.

本発明は、生体適合性に優れた放射線保護ナノ粒子を提供する。 The present invention provides radiation-protected nanoparticles with excellent biocompatibility.

本発明の他の目的は以降の詳細な説明および添付図面から明確になるであろう。 Other objects of the invention will become clear from the following detailed description and accompanying drawings.

本発明の一実施例による放射線保護ナノ粒子は、第1の金属酸化物ナノ粒子を含む。 The radiation protected nanoparticles according to one embodiment of the present invention include the first metal oxide nanoparticles.

上記放射線保護ナノ粒子は、前記第1の金属酸化物ナノ粒子の表面に形成された第2の金属酸化物層をさらに含む。 The radiation-protected nanoparticles further include a second metal oxide layer formed on the surface of the first metal oxide nanoparticles.

上記放射線保護ナノ粒子は、前記第1の金属酸化物ナノ粒子と前記第2の金属酸化物層との間に極性界面を有する。前記極性界面は、(前記第1の金属酸化物の金属イオン)-O-(前記第2の金属酸化物の金属イオン)のぺアリングを含む。 The radiation-protected nanoparticles have a polar interface between the first metal oxide nanoparticles and the second metal oxide layer. The polar interface comprises pairing of (the metal ion of the first metal oxide) -O- (the metal ion of the second metal oxide).

前記第2の金属酸化物層は、前記第1の金属酸化物ナノ粒子の表面でエピタキシャル成長されて形成される。 The second metal oxide layer is formed by epitaxially growing on the surface of the first metal oxide nanoparticles.

前記第2の金属酸化物層により前記第1の金属酸化物ナノ粒子の表面の酸素空隙が増加する。 The second metal oxide layer increases oxygen voids on the surface of the first metal oxide nanoparticles.

前記第2の金属酸化物層はストレーンされて{332}面を露出させる。 The second metal oxide layer is strained to expose the {332} surface.

前記第1の金属酸化物はセリアを含み、前記第2の金属酸化物はマンガン酸化物を含む The first metal oxide contains ceria and the second metal oxide contains manganese oxide.

前記第1の金属酸化物ナノ粒子は酸素空隙を有する。前記第1の金属酸化物ナノ粒子は蛍石構造のナノ結晶を有する。 The first metal oxide nanoparticles have oxygen voids. The first metal oxide nanoparticles have nanocrystals having a fluorite structure.

本発明の実施例による放射線保護ナノ粒子は、優れた放射線保護能と生体適合性を持つことができる。上記放射線保護ナノ粒子は、活性酸素種の消去能力を増加させながら全身毒性を減らすことができる。また、上記放射線保護ナノ粒子は、長く持続される安定的な活性と低い活性線量を持つことができる。上記放射線保護ナノ粒子は、様々な放射線誘発の損傷を防止するために、局所的および全身的に使用することができる。上記放射線保護ナノ粒子は、毒性がないか又は小さいだけでなく、少量でも組織及び細胞を放射線から直接保護することができて機能の迅速な再生と回復を促進することができる。 The radiation-protected nanoparticles according to the examples of the present invention can have excellent radiation protection ability and biocompatibility. The radiation-protected nanoparticles can reduce systemic toxicity while increasing the ability to scavenge reactive oxygen species. In addition, the radiation-protected nanoparticles can have long-lasting stable activity and low active dose. The radiation-protected nanoparticles can be used locally and systemically to prevent various radiation-induced damage. Not only are the radiation-protected nanoparticles non-toxic or small, but even small amounts can directly protect tissues and cells from radiation and promote rapid regeneration and recovery of function.

本発明の一実施例による放射線保護ナノ粒子を示す。The radiation protection nanoparticles according to one Example of this invention are shown. 本発明の他の実施例による放射線保護ナノ粒子を示す。The radiation-protected nanoparticles according to another embodiment of the present invention are shown. 図1及び図2の放射線保護ナノ粒子の特性を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the characteristic of the radiation protection nanoparticles of FIGS. 1 and 2. 図1及び図2の放射線保護ナノ粒子の特性を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the characteristic of the radiation protection nanoparticles of FIGS. 1 and 2. 図1及び図2の放射線保護ナノ粒子の特性を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the characteristic of the radiation protection nanoparticles of FIGS. 1 and 2. 図1及び図2の放射線保護ナノ粒子の特性を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the characteristic of the radiation protection nanoparticles of FIGS. 1 and 2. 図1及び図2の放射線保護ナノ粒子の特性を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the characteristic of the radiation protection nanoparticles of FIGS. 1 and 2. 図1及び図2の放射線保護ナノ粒子の特性を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the characteristic of the radiation protection nanoparticles of FIGS. 1 and 2. 図1及び図2の放射線保護ナノ粒子の特性を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the characteristic of the radiation protection nanoparticles of FIGS. 1 and 2. 図1及び図2の放射線保護ナノ粒子の特性を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the characteristic of the radiation protection nanoparticles of FIGS. 1 and 2. セリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の酵素類似活性を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the enzyme-like activity of cerium-manganese oxide nanoparticles. セリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の酵素類似活性を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the enzyme-like activity of cerium-manganese oxide nanoparticles. セリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の酵素類似活性を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the enzyme-like activity of cerium-manganese oxide nanoparticles. セリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の酵素類似活性を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the enzyme-like activity of cerium-manganese oxide nanoparticles. セリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の酵素類似活性を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the enzyme-like activity of cerium-manganese oxide nanoparticles. セリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の酵素類似活性を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the enzyme-like activity of cerium-manganese oxide nanoparticles. セリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の酵素類似活性を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the enzyme-like activity of cerium-manganese oxide nanoparticles. 放射線誘導損傷からeSMGに対するセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の保護を説明するための図である。It is a figure for demonstrating protection of cerium-manganese oxide nanoparticles against eSMG from radiation-induced damage. 放射線誘導損傷からeSMGに対するセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の保護を説明するための図である。It is a figure for demonstrating protection of cerium-manganese oxide nanoparticles against eSMG from radiation-induced damage. 放射線誘導損傷からeSMGに対するセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の保護を説明するための図である。It is a figure for demonstrating protection of cerium-manganese oxide nanoparticles against eSMG from radiation-induced damage. 放射線誘導損傷からeSMGに対するセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の保護を説明するための図である。It is a figure for demonstrating protection of cerium-manganese oxide nanoparticles against eSMG from radiation-induced damage. 放射線誘導損傷からeSMGに対するセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の保護を説明するための図である。It is a figure for demonstrating protection of cerium-manganese oxide nanoparticles against eSMG from radiation-induced damage. 放射線誘導損傷からeSMGに対するセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の保護を説明するための図である。It is a figure for demonstrating protection of cerium-manganese oxide nanoparticles against eSMG from radiation-induced damage. 放射線誘導損傷からeSMGに対するセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の保護を説明するための図である。It is a figure for demonstrating protection of cerium-manganese oxide nanoparticles against eSMG from radiation-induced damage. 生体内に局所的に照射されたIRに対するセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の保護を説明するための図である。It is a figure for demonstrating protection of cerium-manganese oxide nanoparticles against IR locally irradiated in the living body. 生体内に局所的に照射されたIRに対するセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の保護を説明するための図である。It is a figure for demonstrating protection of cerium-manganese oxide nanoparticles against IR locally irradiated in the living body. 生体内に局所的に照射されたIRに対するセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の保護を説明するための図である。It is a figure for demonstrating protection of cerium-manganese oxide nanoparticles against IR locally irradiated in the living body. 生体内に局所的に照射されたIRに対するセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の保護を説明するための図である。It is a figure for demonstrating protection of cerium-manganese oxide nanoparticles against IR locally irradiated in the living body. 生体内に局所的に照射されたIRに対するセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の保護を説明するための図である。It is a figure for demonstrating protection of cerium-manganese oxide nanoparticles against IR locally irradiated in the living body. 生体内に局所的に照射されたIRに対するセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の保護を説明するための図である。It is a figure for demonstrating protection of cerium-manganese oxide nanoparticles against IR locally irradiated in the living body. 生体内に局所的に照射されたIRに対するセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の保護を説明するための図である。It is a figure for demonstrating protection of cerium-manganese oxide nanoparticles against IR locally irradiated in the living body. 生体内に局所的に照射されたIRに対するセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の保護を説明するための図である。It is a figure for demonstrating protection of cerium-manganese oxide nanoparticles against IR locally irradiated in the living body. 生体内に局所的に照射されたIRに対するセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の保護を説明するための図である。It is a figure for demonstrating protection of cerium-manganese oxide nanoparticles against IR locally irradiated in the living body. 生体内に局所的に照射されたIRに対するセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の保護を説明するための図である。It is a figure for demonstrating protection of cerium-manganese oxide nanoparticles against IR locally irradiated in the living body. 生体内に局所的に照射されたIRに対するセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の保護を説明するための図である。It is a figure for demonstrating protection of cerium-manganese oxide nanoparticles against IR locally irradiated in the living body. 生体内に全体的に照射されたIRに対するセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の保護を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the protection of the cerium-manganese oxide nanoparticles against IR which is totally irradiated in the living body. 生体内に全体的に照射されたIRに対するセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の保護を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the protection of the cerium-manganese oxide nanoparticles against IR which is totally irradiated in the living body. 生体内に全体的に照射されたIRに対するセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の保護を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the protection of the cerium-manganese oxide nanoparticles against IR which is totally irradiated in the living body. 生体内に全体的に照射されたIRに対するセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の保護を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the protection of the cerium-manganese oxide nanoparticles against IR which is totally irradiated in the living body. 生体内に全体的に照射されたIRに対するセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の保護を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the protection of the cerium-manganese oxide nanoparticles against IR which is totally irradiated in the living body. 生体内に全体的に照射されたIRに対するセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の保護を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the protection of the cerium-manganese oxide nanoparticles against IR which is totally irradiated in the living body. 生体内に全体的に照射されたIRに対するセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の保護を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the protection of the cerium-manganese oxide nanoparticles against IR which is totally irradiated in the living body. 生体内に全体的に照射されたIRに対するセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の保護を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the protection of the cerium-manganese oxide nanoparticles against IR which is totally irradiated in the living body. 生体内に全体的に照射されたIRに対するセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の保護を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the protection of the cerium-manganese oxide nanoparticles against IR which is totally irradiated in the living body. 生体内に全体的に照射されたIRに対するセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の保護を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the protection of the cerium-manganese oxide nanoparticles against IR which is totally irradiated in the living body. 生体内に全体的に照射されたIRに対するセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の保護を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the protection of the cerium-manganese oxide nanoparticles against IR which is totally irradiated in the living body. 生体内に全体的に照射されたIRに対するセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の保護を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the protection of the cerium-manganese oxide nanoparticles against IR which is totally irradiated in the living body. 生体内に全体的に照射されたIRに対するセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の保護を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the protection of the cerium-manganese oxide nanoparticles against IR which is totally irradiated in the living body. 生体内に全体的に照射されたIRに対するセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の保護を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the protection of the cerium-manganese oxide nanoparticles against IR which is totally irradiated in the living body.

以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明する。本発明の目的、特徴、利点は以下の実施例から容易に理解できるであろう。本発明は、ここで説明される実施例に限定されず、他の形態に具体化されることもできる。ここで紹介される実施例は、開示された内容が徹底的で完全なものとなるように、かつ本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に本発明の思想が十分に伝達されるようにするために提供されるものである。よって、以下の実施例により本発明が限定されてはならない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. The object, features and advantages of the present invention can be easily understood from the following examples. The present invention is not limited to the examples described herein, and may be embodied in other embodiments. In the examples presented herein, the ideas of the present invention are fully communicated so that the disclosed contents are thorough and complete, and to a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs. It is provided to ensure that. Therefore, the present invention should not be limited by the following examples.

本明細書において、第1、第2などの用語が様々な要素(elements)を記述するために使用されたが、前記要素がこのような用語によって限定されてはならない。この用語は、単に前記要素を相互に区別するために使用されただけである。また、とある要素が他の要素上にあると言及されている場合に、それは、他の要素上に直接形成されること、またはそれらの間に第3の要素が介在することもできることを意味する。 In the present specification, terms such as first and second have been used to describe various elements, but the elements should not be limited by such terms. This term has only been used to distinguish the elements from each other. Also, when one element is mentioned to be on another, it means that it can be formed directly on another element, or a third element can intervene between them. do.

本明細書と添付された図面で使用される用語である+IRとIR+は放射線が照射されたことを意味し、-IRとIR-は放射線が照射されないことを意味し、+CMとCM+はセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子で処理されたこと(例えば、生体に投与されたり注入されたりすること)を意味し、-CMとCM-はセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子で処理されないことを意味する。たとえば、+IR/+CMとIR+CM+は放射線が照射されてセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子で処理されたグループを示し、+IR/-CMとIR+CM-は、放射線は照射されたがセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子で処理されないグループを示す。 The terms + IR and IR + used in this specification and the accompanying drawings mean that they were exposed to radiation, -IR and IR- mean that they were not exposed to radiation, and + CM and CM + mean cerium-. It means that it has been treated with manganese oxide nanoparticles (eg, administered or injected into a living body), meaning that -CM and CM- have not been treated with cerium-manganese oxide nanoparticles. For example, + IR / + CM and IR + CM + indicate groups that have been exposed to radiation and treated with cerium-manganese oxide nanoparticles, and + IR / -CM and IR + CM- indicate groups that have been irradiated but treated with cerium-manganese oxide nanoparticles. Indicates a group that is not processed by.

本発明の一実施例による放射線保護ナノ粒子は、第1の金属酸化物ナノ粒子を含む。前記第1の金属酸化物ナノ粒子は酸素空隙を有する。 The radiation protected nanoparticles according to one embodiment of the present invention include the first metal oxide nanoparticles. The first metal oxide nanoparticles have oxygen voids.

前記第1の金属酸化物ナノ粒子は蛍石構造のナノ結晶を有する。前記第1の金属酸化物は、例えば、セリア(セリウム酸化物)を含む。 The first metal oxide nanoparticles have nanocrystals having a fluorite structure. The first metal oxide includes, for example, ceria (cerium oxide).

本発明の他の実施例による放射線保護ナノ粒子は、第1の金属酸化物ナノ粒子及び前記第1の金属酸化物ナノ粒子の表面に形成された第2の金属酸化物層を含む。 The radiation-protected nanoparticles according to another embodiment of the present invention include a first metal oxide nanoparticles and a second metal oxide layer formed on the surface of the first metal oxide nanoparticles.

上記放射線保護ナノ粒子は、前記第1の金属酸化物ナノ粒子と前記第2の金属酸化物層との間に極性界面を有する。前記極性界面は、(前記第1の金属酸化物の金属イオン)-O-(前記第2の金属酸化物の金属イオン)のぺアリングを含む。例えば、前記第1の金属酸化物はセリアを含み、前記第2の金属酸化物はマンガン酸化物を含み、前記極性界面はCe4+-O-Mn2+ペアリングを含む。すなわち、上記放射線保護ナノ粒子は、セリア(CeO)ナノ粒子、前記セリアナノ粒子の表面に形成されたマンガン酸化物(Mn)層、および前記セリアナノ粒子と前記マンガン酸化物層との間のヘテロ界面でのCe4+-O-Mn2+ペアリングを含む。 The radiation-protected nanoparticles have a polar interface between the first metal oxide nanoparticles and the second metal oxide layer. The polar interface comprises pairing of (the metal ion of the first metal oxide) -O- (the metal ion of the second metal oxide). For example, the first metal oxide contains ceria, the second metal oxide contains manganese oxide, and the polar interface comprises Ce 4+ -O-Mn 2+ pairing. That is, the radiation-protected nanoparticles are ceria (CeO 2 ) nanoparticles, a manganese oxide (Mn 3 O 4 ) layer formed on the surface of the ceria nanoparticles, and between the ceria nanoparticles and the manganese oxide layer. Includes Ce 4+ -O-Mn 2+ pairing at the hetero interface of.

前記第1の金属酸化物ナノ粒子は酸素空隙を有する。 The first metal oxide nanoparticles have oxygen voids.

前記第1の金属酸化物ナノ粒子は蛍石構造のナノ結晶を有する。前記第2の金属酸化物層は、前記第1の金属酸化物ナノ粒子の表面でエピタキシャル成長されて形成される。前記第2の金属酸化物層により前記第1の金属酸化物ナノ粒子の表面の酸素空隙が増加する。前記第2の金属酸化物層はストレーンされて{332}面を露出させる。 The first metal oxide nanoparticles have nanocrystals having a fluorite structure. The second metal oxide layer is formed by epitaxially growing on the surface of the first metal oxide nanoparticles. The second metal oxide layer increases oxygen voids on the surface of the first metal oxide nanoparticles. The second metal oxide layer is strained to expose the {332} surface.

前記放射線保護ナノ粒子は、可視光線ラマンスペクトルでF2gピークとA1gピークを有する。前記放射線保護ナノ粒子の表面酸素還元ピークは、HTPR(temperature-programmed reduction、TPR)において、前記第1の金属酸化物及び前記第2の金属酸化物の表面酸素還元ピークの温度よりもさらに低い温度で発生する。 The radiation-protected nanoparticles have an F 2 g peak and an A 1 g peak in a visible light Raman spectrum. The surface oxygen reduction peak of the radiation-protected nanoparticles is higher than the temperature of the surface oxygen reduction peaks of the first metal oxide and the second metal oxide in H2 TPR (temperature-projected reduction, TPR). Occurs at low temperatures.

図1は本発明の一実施例による放射線保護ナノ粒子を示す。 FIG. 1 shows radiation-protected nanoparticles according to an embodiment of the present invention.

図1を参照すると、上記放射線保護ナノ粒子はセリアナノ粒子含む。前記セリアナノ粒子は酸素空隙を有することができる。前記セリアナノ粒子は蛍石構造のナノ結晶を有しており、(111)面の格子間隔は3.14Åである。 Referring to FIG. 1, the radiation protected nanoparticles include ceria nanoparticles. The ceria nanoparticles can have oxygen voids. The ceria nanoparticles have nanocrystals with a fluorite structure, and the lattice spacing of the (111) plane is 3.14 Å.

前記セリアナノ粒子は、以下の方法で形成することができる。 The ceria nanoparticles can be formed by the following method.

1-ドデカノール(dodecanol)15mL中硝酸セリウム(III)0.43gとオレイルアミン2.7gとオレイン酸0.03gとの混合溶液を空気中で120 ℃に加熱する。前記混合溶液が黄色に変わるまで数分間熟成させる。加熱過程で約90℃の蒸留水0.3mLを添加する。反応後に過量のアセトン、エタノールおよびアセトニトリルを添加してセリアナノ粒子を精製する。前記セリアナノ粒子は遠心分離によって分離されて収集される。このように、マイクロエマルジョン方法を用いて、1-ドデカノール溶液で{100}と{111}面(plane)によって主に囲まれた4nmサイズの末端が切られた8面体セリアナノ粒子を形成することができる。 A mixed solution of 0.43 g of cerium nitrate (III), 2.7 g of oleylamine and 0.03 g of oleic acid in 15 mL of 1-dodecanol is heated to 120 ° C. in air. Aged for a few minutes until the mixed solution turns yellow. In the heating process, add 0.3 mL of distilled water at about 90 ° C. After the reaction, excess acetone, ethanol and acetonitrile are added to purify the ceria nanoparticles. The ceria nanoparticles are separated and collected by centrifugation. Thus, the microemulsion method can be used to form 4 nm sized, truncated octahedral ceria nanoparticles, predominantly surrounded by {100} and {111} planes (planes) in 1-dodecanol solution. can.

図2は本発明の他の実施例による放射線保護ナノ粒子を示す。 FIG. 2 shows radiation-protected nanoparticles according to another embodiment of the present invention.

図2を参照すると、上記放射線保護ナノ粒子はセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子を含む。前記セリウム-マンガン酸化物ナノ粒子は、セリウム酸化物(セリア)とマンガン酸化物を含む。前記セリウム-マンガン酸化物ナノ粒子は、セリアナノ粒子及び前記セリアナノ粒子の表面に形成されたマンガン酸化物層を含む。 Referring to FIG. 2, the radiation protected nanoparticles include cerium-manganese oxide nanoparticles. The cerium-manganese oxide nanoparticles include cerium oxide (ceria) and manganese oxide. The cerium-manganese oxide nanoparticles include ceria nanoparticles and a manganese oxide layer formed on the surface of the ceria nanoparticles.

前記セリウム-マンガン酸化物ナノ粒子は、前記セリアナノ粒子と前記マンガン酸化物層との間に極性界面を持つ。前記極性界面はCe4+-O-Mn2+ペアリングを含む。すなわち、前記セリウム-マンガン酸化物ナノ粒子は、セリア(CeO)ナノ粒子、前記セリアナノ粒子の表面に形成されたマンガン酸化物(Mn)層、および前記セリアナノ粒子と前記マンガン酸化物層との間のヘテロ界面でのCe4+-O-Mn2+ペアリングを含むことができる。 The cerium-manganese oxide nanoparticles have a polar interface between the ceria nanoparticles and the manganese oxide layer. The polar interface comprises Ce 4+ -O-Mn 2+ pairing. That is, the cerium-manganese oxide nanoparticles are ceria (CeO 2 ) nanoparticles, a manganese oxide (Mn 3 O 4 ) layer formed on the surface of the ceria nanoparticles, and the ceria nanoparticles and the manganese oxide layer. Ce 4+ -O-Mn 2+ pairing at the hetero interface between and can be included.

前記セリアナノ粒子は酸素空隙を持つ。前記セリアナノ粒子は蛍石構造のナノ結晶を持つ。前記マンガン酸化物層は、前記セリアナノ粒子の表面でエピタキシャル成長されて形成されることができる。前記マンガン酸化物層によって前記セリアナノ粒子の表面の酸素空隙が増加することができる。前記マンガン酸化物層は、ストレーンされて{332}面を露出させることができる。前記セリウム-マンガン酸化物ナノ粒子は、ストレーンによって誘導された高指数(high index)のMn{332}ファセット(facets)を有する。図2のHAADF-STEM(High-angle annular dark-field scanning transmission electron microscopy)イメージは、マンガン酸化物の不均一沈着後にもセリアナノ粒子のモルホロジー(morphology)がよく保存されることを見せる。 The ceria nanoparticles have oxygen voids. The ceria nanoparticles have nanocrystals with a fluorite structure. The manganese oxide layer can be formed by epitaxially growing on the surface of the ceria nanoparticles. The manganese oxide layer can increase the oxygen voids on the surface of the ceria nanoparticles. The manganese oxide layer can be strained to expose the {332} surface. The cerium-manganese oxide nanoparticles have a strain-induced high index Mn 3 O 4 {332} facets. The HAADF-STEM (High-angle annular dark-field scanning microscopic) image of FIG. 2 shows that the morphology of ceria nanoparticles is well preserved even after heterogeneous deposition of manganese oxide.

前記セリウム-マンガン酸化物ナノ粒子は、以下のような方法で形成することができる。 The cerium-manganese oxide nanoparticles can be formed by the following method.

セリアナノ粒子0.09g、オレイルアミン1.34g、オレイン酸0.14g、塩酸0.26mL、及びキシレン15mLの混合溶液を90℃に加熱する。0.38M塩化マンガン(II)0.8mLの水溶液を加熱された前記混合溶液に迅速に注入する。前記混合溶液を2時間熟成させた後、セリウム-マンガン酸化物ナノ粒子をヘキサンとエタノールで洗浄し、遠心分離によって分離されて収集される。このように、セリアナノ粒子をMn2+イオンと反応させてヘテロ構造のセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子を形成することができる。前記ヘテロ構造のセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子はクロロホルムによく分散される。 A mixed solution of 0.09 g of ceria nanoparticles, 1.34 g of oleylamine, 0.14 g of oleic acid, 0.26 mL of hydrochloric acid, and 15 mL of xylene is heated to 90 ° C. A 0.8 mL aqueous solution of 0.38 M manganese chloride (II) is rapidly injected into the heated mixed solution. After aging the mixed solution for 2 hours, the cerium-manganese oxide nanoparticles are washed with hexane and ethanol, separated by centrifugation and collected. In this way, cerium-manganese oxide nanoparticles having a heterostructure can be formed by reacting the ceria nanoparticles with Mn 2+ ions. The heterostructured cerium-manganese oxide nanoparticles are well dispersed in chloroform.

セリア及びヘテロ構造のセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の結晶相はXRD(X-ray diffraction)によって特徴づけられることができる。前記セリウム-マンガン酸化物ナノ粒子のXRDパターンはセリアナノ粒子とほぼ同一であり、これはマンガン酸化物が均一沈殿せずにセリアナノ粒子でエピタキシャル成長されたことを意味する。 The crystalline phase of ceria and heterostructured cerium-manganese oxide nanoparticles can be characterized by XRD (X-ray diffraction). The XRD pattern of the cerium-manganese oxide nanoparticles is almost the same as that of the ceria nanoparticles, which means that the manganese oxide was epitaxially grown on the ceria nanoparticles without uniform precipitation.

図3から図10は、図1及び図2の放射線保護ナノ粒子の特性を説明するための図である。 3 to 10 are diagrams for explaining the characteristics of the radiation-protected nanoparticles of FIGS. 1 and 2.

マンガン酸化物(Mn)層は、厚さが約1nmであり、Mn対Ceのモル比が15~30%であるときに3原子層の{112}面である。XPS(X-ray photoelectron spectroscopy)、XAS(X-ray absorption spectra)及びSTEMを通じて、セリア上のマンガン酸化物の成長メカニズムを分析することができる。45.8%Ce3+を有するセリア(CeO)ナノ粒子は、XPSによって証明されたように、Mn2+との反応後に少し酸化されて41.3%のCe3+を有する(図3)。 The manganese oxide (Mn 3 O 4 ) layer is the {112} plane of the triatomic layer when the thickness is about 1 nm and the molar ratio of Mn to Ce is 15-30%. The growth mechanism of manganese oxide on ceria can be analyzed through XPS (X-ray photoelectron spectroscopy), XAS (X-ray absorption spectroscopy) and STEM. Ceria (CeO 2 ) nanoparticles with 45.8% Ce 3+ are slightly oxidized after reaction with Mn 2+ to have 41.3% Ce 3+ , as evidenced by XPS (FIG. 3).

Ceに比べて15%以下のMnがセリアナノ粒子に沈着されたとき、Mnの酸化状態はほとんどMn2+であり、Ce4+-O-Mn2+極性界面を形成する(図4)。しかし、1~3原子層のマンガン酸化物の場合、Mn2+とMn3+の両方が観察される。XPS、XASデータおよび既知の格子パラメータとMnの原子配列を結合すると、ヘテロ構造のセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子(CeMnNC)は、CeO、ヘテロ界面でのCe4+-O-Mn2+のペアリング、およびMnで構成される。これは可視光線(532nm)ラマンスペクトル(図5)によって支持される。セリウム-マンガン酸化物ナノ粒子のスペクトルは、CeO(452cm-1)の1次F2g対称モードとMn(645cm-1)のA1g対称ストレッチングMn-O結合ピークの両方を示す。CeOとMnとの間のヘテロ界面でのCe-O結合とMn-O結合の対称減少により、ピークの拡張が説明されることができる。F2gピークの非対称ピーク拡張とレッドシフトは、活性酸素種を除去するのに不可欠な欠陥数がさらに多いことを示す。 When Mn of 15% or less as compared with Ce is deposited on the ceria nanoparticles, the oxidation state of Mn is almost Mn 2+ , forming a Ce 4+ -O-Mn 2+ polar interface (FIG. 4). However, in the case of manganese oxide with 1 to 3 atomic layers, both Mn 2+ and Mn 3+ are observed. Combining XPS, XAS data and known lattice parameters with the atomic arrangement of Mn 3 O 4 , the heterostructured cerium-manganese oxide nanoparticles (CemNNC) are CeO 2 , Ce 4+ -O-Mn 2+ at the hetero interface. Pairing and Mn 3 O 4 . This is supported by the visible light (532 nm) Raman spectrum (FIG. 5). The spectra of cerium-manganese oxide nanoparticles show both the primary F 2g symmetry mode of CeO 2 (452cm -1 ) and the A 1g symmetric stretching Mn-O binding peak of Mn 3 O 4 (645cm -1 ). .. The symmetry reduction of Ce—O and Mn—O bonds at the hetero interface between CeO 2 and Mn 3 O 4 can explain the expansion of the peak. The asymmetric peak expansion and red shift of the F 2g peak indicates that the number of defects essential for removing reactive oxygen species is even higher.

拡張されたA1gピークは極性界面(Ce4+-O-Mn2+)と格子不一致(lattice mismatch)によって誘導されたMn層のエピタキシャルストレーンに起因する。Mn層のモホロジーはまたエピタキシャルストレーンを支持することができる。CeO(111)面とMn(112)面との間の格子不一致は約1.2%に過ぎないので、MnはCeO(111)面と平行な[112]方向に成長することができる。 The expanded A 1 g peak is due to the epitaxial strain of the Mn 3 O 4 layer induced by the polar interface (Ce 4+ -O-Mn 2+ ) and the lattice mismatch. The morphology of the Mn 3 O 4 layer can also support epitaxial strains. Since the lattice mismatch between the CeO 2 (111) plane and the Mn 3 O 4 (112) plane is only about 1.2%, the Mn 3 O 4 is in the [112] direction parallel to the CeO 2 (111) plane. Can grow into.

他の面による大きな格子不一致に起因するストレーンを最小化するために、{112}面のステップである高指数ファセットのMn{332}が露出されることができる(図2)。UV(325nm)のラマンスペクトルは、CeOナノ粒子とセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子との間の表面欠陥を比較するために使用される(図6)。598cm-1での欠陥誘導(Dモード)ピークとF2gピークの強度比率(I/IF2g)はMnの蒸着後に増加し、これはCeOの表面上の酸素空隙の増加を意味する。 High exponential faceted Mn 3 O 4 {332}, which is a step on the {112} surface, can be exposed to minimize strain due to large lattice mismatches due to other surfaces (FIG. 2). The UV (325 nm) Raman spectrum is used to compare surface defects between CeO2 nanoparticles and cerium - manganese oxide nanoparticles (FIG. 6). The intensity ratio of defect induction ( D mode) peaks to F 2g peaks (ID / IF 2g) at 598 cm -1 increased after deposition of Mn 3 O 4 , which increased oxygen voids on the surface of CeO 2 . means.

豊富な酸素空隙を有するセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子は、活性酸素種の消去に高い活性を示し、これはセリウム-マンガン多重金属酸化物ナノ粒子がCeOよりもCe3+の濃度が少し低いにもかかわらず、全体のナノ粒子に対する電荷非偏在化(charge delocalization)に起因することができる(化学的に活性であるコロイドセリアナノ粒子においてCe3+サイトがない)。欠陥酸化物の表面はまたO 1s XPSスペクトルによって検出されることができる(図7)。 Cerium-manganese oxide nanoparticles with abundant oxygen voids show high activity in scavenging active oxygen species, which is because cerium-manganese multi-metal oxide nanoparticles have a slightly lower concentration of Ce 3+ than CeO 2 . Nevertheless, it can be due to charge delocalization for the entire nanoparticles (there is no Ce3 + site in chemically active colloidal ceria nanoparticles). The surface of the defective oxide can also be detected by the O1s XPS spectrum (Fig. 7).

約529.2eV、約531.5eV及び533.2eVの結合エネルギーは、それぞれ格子酸素(Olatt)、表面吸着酸素(Oads)、および水のように化学吸着された種(Osurf)に割り当てられることができる。531~532eVの範囲は、表面に親電子性O 2-、O2-及びOを有する欠陥サイト(defective sites)を示すので、Oads/Olatt比率から酸素欠陥濃度を推定することができる。 The binding energies of about 529.2 eV, about 531.5 eV and 533.2 eV are allocated to lattice oxygen ( Olatt ), surface oxygen ( Oads ), and chemisorbed species ( Osurf ) such as water, respectively. Can be Since the range of 531 to 532 eV indicates defective sites with electrophilic O 2 2- , O 2- and O - on the surface, the oxygen defect concentration can be estimated from the O ads / O latt ratio. can.

セリウム-マンガン酸化物ナノ粒子(2.16)の比率がCeO(1.04)よりも高い場合、セリウム-マンガン酸化物ナノ粒子において酸素空隙水準がより高く、ラマン分析で得られた結果と一致する。表面還元性を分析するためにHTPR(temperature-programmed reduction、TPR)を測定した(図8)。CeOに対する507℃での表面酸素還元ピークと498℃でのMn2+のMn還元ピークは低温度(382℃ )にシフトし、これはセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子に対する表面還元性の向上を示す。 When the ratio of cerium-manganese oxide nanoparticles (2.16) was higher than CeO 2 (1.04), the oxygen void level was higher in the cerium-manganese oxide nanoparticles, and the results obtained by Raman analysis. Match. H 2 TPR (temperature-measured reduction, TPR) was measured to analyze the surface reducibility (FIG. 8). The surface oxygen reduction peak at 507 ° C for CeO 2 and the Mn 3O 4 reduction peak for Mn 2+ at 498 ° C shift to a lower temperature (382 ° C), which is the surface reducing property for cerium-manganese oxide nanoparticles. Show improvement.

TEM、XPS、XAS、ラマンおよびHTPRの結果によると、ヘテロエピタキシャル工程によって形成されたCe4+-O-Mn2+極性界面に加えてMnのいくつの層がセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の高い酸化還元活性表面を形成するのに必要である。 According to the results of TEM, XPS, XAS, Raman and H2 TPR, several layers of Mn 3 O 4 in addition to the Ce 4+ -O-Mn 2 + polar interface formed by the heteroepitaxial step are cerium-manganese oxide nanoparticles. Required to form a high redox active surface of the particles.

図9及び図10は、Hと酸素の還元に対するCeO、セリウム-マンガン酸化物ナノ粒子及びMnの触媒活性を示す。図9及び図10は、それぞれ5.00mMHとO飽和PBSの存在下にAr飽和ホスフェート緩衝食塩水(PBS、0.01M)中のガラスカーボン電極(glassy carbon electrodes、GCE)上に支持された3つのサンプルの循環電圧電流(CV)を示す。セリウム-マンガン酸化物ナノ粒子は、-0.4V以下で還元電流が急激に増加して、単一金属CeO及びMnと比較して改善された触媒活性を示す。 9 and 10 show the catalytic activity of CeO 2 , cerium-manganese oxide nanoparticles and Mn 3 O 4 on the reduction of H 2 O 2 and oxygen. 9 and 10 are on glassy carbon electrodes (GCE) in Ar saturated phosphate buffered saline (PBS, 0.01 M) in the presence of 5.00 mM H 2 O 2 and O 2 saturated PBS, respectively. The circulating voltage current (CV) of the three supported samples is shown. Cerium-manganese oxide nanoparticles show a sharp increase in reduction current below −0.4 V and show improved catalytic activity compared to the single metals CeO 2 and Mn 3 O 4 .

図11から図17は、セリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の酵素類似活性を説明するための図である。 11 to 17 are diagrams for explaining the enzyme-like activity of cerium-manganese oxide nanoparticles.

セリウム-マンガン酸化物ナノ粒子(CeMn)はPEG化(PEGylation)方法を使用して水分散性親水性ナノ粒子に転換される(図11)。PEG化されたセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子は、PBS(phosphate-buffered saline)で9~15nmの流体力学的直径を示す(図12)。セリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の濃度による細胞生存率を分析すると、セリウム-マンガン酸化物ナノ粒子は生体適合性に優れる(図13)。 Cerium-manganese oxide nanoparticles (Cemn) are converted to water-dispersible hydrophilic nanoparticles using a PEGylation method (FIG. 11). The PEGylated cerium-manganese oxide nanoparticles show a hydrodynamic diameter of 9-15 nm in PBS (Phosphate-Buffered Saline) (FIG. 12). Analyzing the cell viability based on the concentration of cerium-manganese oxide nanoparticles, cerium-manganese oxide nanoparticles have excellent biocompatibility (FIG. 13).

水性媒体でセリアナノ粒子(CeO)とセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子(CeMn)の酵素活性は、SOD、CAT模倣およびHORAC(hydroxyl radical antioxidant capacity)分析法を使用して、代表的な活性酸素種、O2-、H、・OHについて証明される(図14から図16)。 The enzymatic activity of ceria nanoparticles (CeO 2 ) and cerium-manganese oxide nanoparticles (Cemn) in an aqueous medium is representative of reactive oxygen species using SOD, CAT mimicry and HORAC (hydroxyl radical antioxidant capacity) analysis methods. , O 2- , H 2 O 2 , · OH (FIGS. 14 to 16).

セリウム-マンガン酸化物ナノ粒子(CeMn)は、CeOまたはMnナノ粒子と比較して3つの代表的な活性酸素種において優れた酵素性能を示す。CeOナノ粒子に導入されたMnイオンがCeOの表面での酸素空隙とセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の還元可能性を増加させるからである。その中でも、厚いMn層を有するセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子は、薄いMn層よりも高指数ファセットMn{332}を露出して触媒活性が高いサイトを提供することができるので、優れた酵素性能を示す。 Cerium-manganese oxide nanoparticles (Cemn) exhibit superior enzymatic performance in three representative reactive oxygen species compared to CeO 2 or Mn 3 O 4 nanoparticles. This is because the Mn ions introduced into the CeO 2 nanoparticles increase the oxygen voids on the surface of the CeO 2 and the reducibility of the cerium-manganese oxide nanoparticles. Among them, the cerium-manganese oxide nanoparticles having a thick Mn layer can expose a site having a higher exponential facet Mn {332} than a thin Mn layer to provide a site having high catalytic activity, and thus have excellent enzymatic performance. Is shown.

セリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の活性酸素種の消去能を分析するために、蛍光プローブを使用して活性酸素種の細胞内水準を測定する(図17)。強い蛍光信号がtBHPだけで処理された細胞において観察され、対照群に比べて活性酸素種の水準が大幅に増加する。しかし、この蛍光信号はtBHPがCeOと一緒に処理される時に大きく抑制され、セリウム-マンガン酸化物ナノ粒子(CeMnNC)で処理した時にさらに抑制されてCeOナノ粒子とセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子が抗酸化能を示し、セリウム-マンガン酸化物ナノ粒子は細胞水準においてCeOナノ粒子よりも優れた消去能を示す。 In order to analyze the scavenging ability of reactive oxygen species of cerium-manganese oxide nanoparticles, intracellular levels of reactive oxygen species are measured using a fluorescent probe (FIG. 17). Strong fluorescence signals are observed in cells treated with tBHP alone, with significantly increased levels of reactive oxygen species compared to the control group. However, this fluorescence signal is greatly suppressed when tBHP is treated with CeO 2 and further suppressed when treated with cerium-manganese oxide nanoparticles (CemNNC), and the CeO 2 nanoparticles and cerium-manganese oxide nanoparticles. The particles exhibit antioxidant capacity, and the cerium - manganese oxide nanoparticles exhibit superior scavenging capacity to the CeO2 nanoparticles at the cellular level.

図18から図24は、放射線誘導損傷からeSMGに対するセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の保護を説明するための図である。 18 to 24 are diagrams for explaining the protection of cerium-manganese oxide nanoparticles against eSMG from radiation-induced damage.

セリウム-マンガン酸化物ナノ粒子(CeMn)の無血清胚芽顎下腺(embryonic submandibular gland、eSMG)の放射線保護能を調査するために、他のモデルに比べて多くの利点を持つ器官生体外培養モデルを使用した。例えば、試験管内モデルは、多くの細胞類型間の相互作用関係を反映することができず、生体内唾液腺IR損傷モデルは、時間とリソースを多く消費する。しかし、eSMGモデルは、先祖細胞(progenitor cells)、血管内皮(Vascular endothelial、VE)細胞、上皮アシナー/管細胞(epithelial acinar/ ductal cells)、中間葉細胞(mesenchymal cells)、および副交感神経節細胞(parasympathetic ganglion cells)を含む様々な細胞類型間の複雑な生物学的相互作用を維持しながら、IR誘発損傷を調査することに、ただ48~72時間がかかる(図18および図19)。 An organ in vitro culture model that has many advantages over other models to investigate the radioprotective capacity of the serum-free germ submandibular gland (eSMG) of cerium-manganese oxide nanoparticles (Cemn). It was used. For example, the in vitro model cannot reflect the interactions between many cell types, and the in vivo salivary gland IR injury model consumes a lot of time and resources. However, eSMG models include progenitor cells, Vascural endothelial (VE) cells, epithelial acinar / ductal cells, mesenchymal cells, and accessory cells. It only takes 48-72 hours to investigate IR-induced damage while maintaining complex biological interactions between various cell types, including parasypthetic ganglion cells) (FIGS. 18 and 19).

細胞内の活性酸素種水準はCellRox Greenを通じて測定され、上皮つぼみ内の活性酸素種水準はセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子投与群において対照群に比べて有意に低かった。これはセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子がIRによって生成された活性酸素種を効果的に除去するということを示す(図20)。C-kit+唾液腺先祖細胞は、間葉細胞、副交感神経節(parasympathetic ganglion、PSG)、血管内皮(vascular endothelial、VE)細胞のようなニッシェ(niche)や周囲の微細環境と相互作用して、生存と自己再生能力を維持する。 The intracellular reactive oxygen species level was measured through CellRox Green, and the reactive oxygen species level in the epithelial bud was significantly lower in the cerium-manganese oxide nanoparticles-administered group than in the control group. This indicates that the cerium-manganese oxide nanoparticles effectively remove the reactive oxygen species produced by IR (FIG. 20). C-kit + salivary gland progenitor cells survive by interacting with niche and surrounding microenvironments such as mesenchymal cells, parasympathetic ganglia (PSG), vascular endothelium (VE) cells. And maintain self-renewal ability.

唾液腺アシナー細胞が損傷されると、c-kit+先祖細胞が休眠状態から再度活性化されて新しいアシナー細胞に分化される。したがって、先祖細胞とそのニッシェを放射線損傷から保護することは唾液腺の再生に重要である。 When salivary gland asiner cells are damaged, c-kit + ancestral cells are reactivated from dormant state and differentiated into new asiner cells. Therefore, protecting ancestral cells and their niche from radiation damage is important for salivary gland regeneration.

したがって、免疫組織学的分析を介してセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子が上皮細菌管細胞、VE細胞、PSGおよびc-kit+先祖細胞に及ぼす放射線防護効果を確認することができる。放射線照射された人間の唾液腺で、アシナー/管細胞の比率は一定に維持されなかった。この現象はマウスeSMGモデルでも観察された。13Gyで照射されたeSMGはアシナー(AQP5+)/管(K19+)細胞比率が有意に減少したが、セリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の処理群は改善されたアシナー/管細胞のバランスを示した。 Therefore, it is possible to confirm the radioprotective effect of cerium-manganese oxide nanoparticles on epithelial bacterial tube cells, VE cells, PSG and c-kit + ancestral cells through immunohistological analysis. The asiner / tube cell ratio was not maintained constant in the irradiated human salivary glands. This phenomenon was also observed in the mouse eSMG model. The eSMG irradiated with 13 Gy had a significantly reduced asiner (AQP5 +) / tube (K19 +) cell ratio, while the cerium-manganese oxide nanoparticles treated group showed an improved asiner / tube cell balance.

PSG成長と分枝は+IR/-CM群で有意に抑制されたが、+IR/+CM群はPSGの成長を正常水準に回復させた。全体外植編(explants)の細胞死滅(Apoptotic)の速度は、カスパーゼ3/7グロー(Caspase3/7 Glo)分析によって測定された。+IR/-CMグループは+IR/+CMよりカスパーゼ(caspase)3/7活性が有意に増加することを示し、これはセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子がIR誘導されたアポトーシス(apoptosis)を効果的に保護すること示す。 PSG growth and branching were significantly suppressed in the + IR / -CM group, but the + IR / + CM group restored PSG growth to normal levels. The rate of apoptosis of total explants was measured by caspase 3/7 Glo analysis. The + IR / -CM group showed a significant increase in caspase 3/7 activity over + IR / + CM, which effectively protects IR-induced apoptosis of cerium-manganese oxide nanoparticles. Show to do.

各細胞の類型において活性カスパーゼ3‐陽性細胞を計数してアシナー細胞、PSGおよびc-kit+先祖細胞の細胞死滅速度を測定し、3つの類型の細胞の全部において、+IR/+CMグループは+IR/-CMグループに比べて細胞死滅速度が有意に低い結果がでた。+IR/-CMグループにおいて、c-kit+先祖細胞の数は著しく減少したが、c-kit+細胞は+IR/+CM群でよく保存された。 In each cell type, active caspase 3-positive cells were counted to measure the cell killing rate of asiner cells, PSG and c-kit + progenitor cells, and in all three types of cells, the + IR / + CM group was + IR /-. The results showed that the cell death rate was significantly lower than that of the CM group. In the + IR / -CM group, the number of c-kit + ancestral cells was significantly reduced, but the c-kit + cells were well conserved in the + IR / + CM group.

+IR/+CMグループで生存したc-kit+先祖細胞は後でAQP5+アシナー細胞に成功的に分化されたが、+IR/-CMグループは分化されたアシナー細胞の数を大幅に減少させた(図21)。 The c-kit + ancestral cells that survived in the + IR / + CM group were later successfully differentiated into AQP5 + Acinar cells, whereas the + IR / -CM group significantly reduced the number of differentiated Acinar cells (FIG. 21). ..

アシナー細胞(AQP5、CHRM1、CHRM3)、PSG(TUJ1、NRTN)およびc-kit+先祖細胞(C-kit)に対するmRNA発現水準によってセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の保護効能が定量的に確認された(図22から図24)。 The protective efficacy of cerium-manganese oxide nanoparticles was quantitatively confirmed by the mRNA expression level against acinar cells (AQP5, CHRM1, CHRM3), PSG (TUJ1, NRTN) and c-kit + ancestral cells (C-kit) ( 22 to 24).

CeMnで処理したeSMGグループのすべてのマーカーの発現水準は、未処理グループの数値よりも高く、これは免疫蛍光データと類似する。このような結果は、セリウム-マンガン酸化物ナノ粒子が先祖細胞とその周辺構造に対する全体的な放射線保護を提供して前駆細胞が生存し増殖して、機能性アシナー細胞に分化するように助けることを示す。 The expression levels of all markers in the CeMn-treated eSMG group were higher than those in the untreated group, which is similar to immunofluorescence data. These results provide cerium-manganese oxide nanoparticles with overall radiation protection for progenitor cells and their surrounding structures to help progenitor cells survive and proliferate and differentiate into functional asiner cells. Is shown.

IR後発生する生物学的事件の全体的な悪循環を調査するために、各グループ(グループ当たり10個のeSMGから抽出したmRNA)の全体的な遺伝子発現水準を、次世代シーケンシングを介して比較した。IRによる活性酸素種の増加は、免疫反応、炎症および細胞死滅を誘導することができる。死んだ細胞の細胞破片は炎症を増加させ、活性酸素種水準はより多くの細胞死滅を誘導することができる。IRは、活性酸素種、炎症反応、免疫反応および細胞死滅に関する様々な遺伝子の急激な増加を誘発したが、セリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の処理は、そのような遺伝子の発現水準を緩和させた。eSMG有機体モデルには循環する免疫細胞がないが、部分的にはIRによって誘発された急性炎症および免疫反応を反映し、放射線誘発悪循環に関する生物学的過程もセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子によって成功的に遮断された。 To investigate the overall vicious circle of biological events that occur after IR, the overall gene expression levels of each group (mRNA extracted from 10 eSMGs per group) are compared via next-generation sequencing. did. Increased reactive oxygen species by IR can induce immune response, inflammation and cell death. Cell debris of dead cells increases inflammation, and reactive oxygen species levels can induce more cell death. IR induced a rapid increase in various genes for reactive oxygen species, inflammatory response, immune response and cell killing, but treatment with cerium-manganese oxide nanoparticles mitigated the expression level of such genes. .. The eSMG organism model lacks circulating immune cells, but partially reflects IR-induced acute inflammation and immune responses, and biological processes for radiation-induced vicious circles have also been successful with cerium-manganese oxide nanoparticles. Was blocked.

図25から図35は、生体内に局所的に照射されたIRに対するセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の保護を説明するための図であり、図36から図49は、生体内に全体的に照射されたIRに対するセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の保護を説明するための図である。 25 to 35 are diagrams for explaining the protection of cerium-manganese oxide nanoparticles against IR locally irradiated in the living body, and FIGS. 36 to 49 show the whole living body being irradiated. It is a figure for demonstrating the protection of the cerium-manganese oxide nanoparticles against the IR.

体内でSMGの構造と機能を保護するセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子(CeMn)の能力とIRで誘発された口腔乾燥症(Xerostomia)に対する口腔および全身健康をテストした。セリウム-マンガン酸化物ナノ粒子は、IR前に各管を介してICRマウスの二つのSMGに注入された。SMGの位置を視覚的に確認し、4日間に一日5Gyの分量でX線の照射を行った(図25)。 The ability of cerium-manganese oxide nanoparticles (Cemn) to protect the structure and function of SMGs in the body and oral and general health against IR-induced xerostomia were tested. Cerium-manganese oxide nanoparticles were injected into two SMGs of ICR mice via each tube prior to IR. The position of the SMG was visually confirmed, and X-ray irradiation was performed in an amount of 5 Gy per day for 4 days (FIG. 25).

90日後、マウスは唾液腺機能検査と組織学的分析を受けた。唾液腺機能検査は、ピロカルピン(pilocarpine)で刺激したマウスから全体唾液を収集して行われた。IR後の平均唾液流速は3.5μl/minから1.2μl/minに減少したが、セリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の投与群では、唾液流速が2.5μl/minに有意に増加した(図26)。 After 90 days, the mice underwent salivary gland function testing and histological analysis. The salivary gland function test was performed by collecting whole saliva from mice stimulated with pilocarpine. The average saliva flow velocity after IR decreased from 3.5 μl / min to 1.2 μl / min, but the saliva flow velocity increased significantly to 2.5 μl / min in the cerium-manganese oxide nanoparticles administration group (Fig.). 26).

唾液が舌や頬側粘膜のような口腔組織を完全に包み込むことが重要であるために、生成された唾液が覆う口腔の面積をナトリウムフルオレセインの紙で測定した(図27)。+IR/-CMグループの口腔内でほとんど蛍光染料が観察されなかったが、+IR/+CMグループでは、舌、口蓋、および頬側粘膜の腹部と背中側から蛍光染料が発見された。 Since it is important that saliva completely envelops oral tissues such as the tongue and buccal mucosa, the area of the oral cavity covered by the saliva produced was measured with sodium fluorescein paper (Fig. 27). Little fluorescent dye was observed in the oral cavity of the + IR / -CM group, whereas in the + IR / + CM group, fluorescent dye was found in the abdomen and back of the tongue, palate, and buccal mucosa.

除去された紙に残っているフルオレセイン染料の量は、分光光度計(spectrophotometer)で確認した。約20%の染料が-IR/-CMと+IR/+CMグループで唾液によって洗い流されたが、+IR/-CMグループでほぼ染料が拡散されなかった(図28)。 The amount of fluorescein dye remaining on the removed paper was confirmed with a spectrophotometer. About 20% of the dye was washed away by saliva in the -IR / -CM and + IR / + CM groups, but almost no dye was diffused in the + IR / -CM group (FIG. 28).

IRによって誘導されたSMGの組織病理学的変化を調査した(図29)。+IR/-CMグループで白血球浸潤および組織線維化のかなりの増加が観察された。しかし、+IR/+CMグループは、-IR/-CMグループに比べて白血球浸潤や繊維性の変化に有意な差を示さなかった。 The histopathological changes in SMG induced by IR were investigated (Fig. 29). A significant increase in leukocyte infiltration and tissue fibrosis was observed in the + IR / -CM group. However, the + IR / + CM group showed no significant difference in leukocyte infiltration or fibrous changes compared to the -IR / -CM group.

分泌アシナー細胞(secretory acinar cells)をPAS染色で視覚化した(図30)。アシナー細胞は+IR/-CMグループでほぼ観察されなかったが、+IR/+CMでアシナー細胞数が有意に増加した。アシナー/管細胞の面積を定量化し、eSMG IRモデルで観察したように、+IR/-CMグループは顕著に減少されたアシナー/管比(acinar/ductal ratio)を示した。 Secretory acinar cells were visualized by PAS staining (FIG. 30). Almost no asiner cells were observed in the + IR / -CM group, but the number of asiner cells increased significantly in + IR / + CM. The area of acinar / tube cells was quantified and the + IR / -CM group showed a significantly reduced acinar / ductal ratio as observed in the eSMG IR model.

しかし、損傷されたアシナー/管細胞の比率は+IR/+CMグループで部分的に回復された。SMG組織の実際細胞の死滅はタネルアッセイ(TUNEL assay)で検査した。提示されたように、CeMn処理グループでは、TUNEL+細胞数が有意に減少した(図31及び図32)。放射線誘発性の口腔乾燥症は、口腔組織で炎症を起こし、味を失い、口腔内の微生物を破壊し、嚥下困難を起こして患者が食べ物を食べることを難しくする。 However, the damaged asinar / tube cell ratio was partially restored in the + IR / + CM group. Actual cell death of SMG tissue was examined by TUNEL assay. As presented, the TUNEL + cell count was significantly reduced in the CeMn-treated group (FIGS. 31 and 32). Radiation-induced xerostomia causes inflammation of the oral tissue, loss of taste, destruction of microbes in the oral cavity, and difficulty swallowing, making it difficult for patients to eat food.

局所的IRからSMGに転換した結果、IR後4週に体重が有意に減少した。これは臨床症状と類似する。しかし、セリウム-マンガン酸化物ナノ粒子処理のマウスは、有意な体重減少を示さなかった(図33)。IRマウスの舌は鈍い糸乳頭状の突起と厚い角質化された層を示した。しかし、セリウム-マンガン酸化物ナノ粒子処理のグループの舌は、通常の厚さの角質化された層と、通常と鈍い糸乳頭状の突起の共存を示した(図34)。 As a result of the conversion from local IR to SMG, body weight was significantly reduced 4 weeks after IR. This is similar to clinical symptoms. However, mice treated with cerium-manganese oxide nanoparticles did not show significant weight loss (FIG. 33). The tongue of IR mice showed dull thread papillae-like protrusions and a thick keratinized layer. However, the tongues of the cerium-manganese oxide nanoparticle treatment group showed the coexistence of normal-thick keratinized layers with normal and blunt filamentous papillae-like projections (FIG. 34).

唾液の抗菌活性は唾液において最も重要な機能の一つである。口腔バクテリアサンプルをバッカルスワップ(buccal swap)で収集し、コロニー形成分析のために培養した。異常に増加したバクテリアコロニー数が+IR/-CMグループで観察されたが、+IR/+CMグループでは部分的に有意に減少した(図35)。このような結果は、局所的に注入されたセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子が唾液腺の構造と機能を保護して、唾液腺IRによって誘発された様々な口腔と全身合併症を予防できるという点を示す。 The antibacterial activity of saliva is one of the most important functions in saliva. Oral bacterial samples were collected on a buccal swap and cultured for colonization analysis. An abnormally increased number of bacterial colonies was observed in the + IR / -CM group, but was partially significantly reduced in the + IR / + CM group (FIG. 35). These results indicate that locally injected cerium-manganese oxide nanoparticles can protect the structure and function of salivary glands and prevent various oral and systemic complications induced by salivary gland IR. ..

マウスにPBSまたは50mg/kgのセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子を腹腔内に注射し、体重を3日間隔で30日間測定した。セリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の注入グループで、PBS注入グループに比べて体重が有意に減少しなかった。30日後にマウスを犠牲させて組織病理検査のために臓器を収穫した。また、臓、腎臓、脾臓、肝臓、心臓、肺、および膀胱を含む7つの主要な臓器で、セリウム-マンガン酸化物ナノ粒子で処理されたマウスで顕著な病理学的変化は観察されなかった。これはセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子が著しい全身毒性を示さないことを示す。次に毒性試験に使用されたセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の濃度の1/100である0.55mg/kgの濃度でセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の全身保護能力を試験した。 Mice were injected intraperitoneally with PBS or 50 mg / kg cerium-manganese oxide nanoparticles and body weight was measured at 3-day intervals for 30 days. The cerium-manganese oxide nanoparticles infused group did not lose significantly weight compared to the PBS infused group. Thirty days later, the mice were sacrificed and the organs were harvested for histopathological examination. In addition, no significant pathological changes were observed in mice treated with cerium-manganese oxide nanoparticles in seven major organs, including the viscera, kidneys, spleen, liver, heart, lungs, and bladder. This indicates that the cerium-manganese oxide nanoparticles do not show significant systemic toxicity. Next, the systemic protection ability of the cerium-manganese oxide nanoparticles was tested at a concentration of 0.55 mg / kg, which is 1/100 of the concentration of the cerium-manganese oxide nanoparticles used in the toxicity test.

マウスは、セリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の注入後に13Gyの全身放射線照射(TBI)を受けた(図36)。どんなマウスも-IR/-CMと-IR/+CMグループで死亡しなかった。これはセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の活性容量が全身毒性を起こさないことを示す。+IR/-CMグループでマウスの生存率はTBI後12日目に50%に急激に減少し、TBI後15日目に15匹のマウスがすべて死亡した。しかし、TBI後150日目に10匹のマウスが+IR/+CMグループで生存した(図37)。 Mice received 13 Gy total body irradiation (TBI) after injection of cerium-manganese oxide nanoparticles (FIG. 36). No mice died in the -IR / -CM and -IR / + CM groups. This indicates that the active capacity of the cerium-manganese oxide nanoparticles does not cause systemic toxicity. In the + IR / -CM group, the survival rate of mice decreased sharply to 50% on the 12th day after TBI, and all 15 mice died on the 15th day after TBI. However, 10 mice survived in the + IR / + CM group 150 days after TBI (Fig. 37).

セリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の処理グループの生存率の増加に寄与した要因を把握するために、主に急性放射線症候群(Acute Radiation Syndrome、ARS)によって損傷された器官である血液、骨髄細胞(BMC)および小腸の短期および長期の病理生理学的変化を観察した。放射線露出に対する最も深刻な反応は、吐き気や疲労を誘発できる循環系でのサイトカイン(cytokine)の上昇であるという点が知られている。 To understand the factors that contributed to the increased viability of the treatment group of cerium-manganese oxide nanoparticles, blood and bone marrow cells (BMC), which are organs damaged mainly by acute radiation syndrome (ARS). ) And short-term and long-term pathophysiological changes in the small intestine were observed. It is known that the most serious response to radiation exposure is an increase in cytokines in the circulatory system that can induce nausea and fatigue.

TBI後の6時間後に、インターロイキン-1ベータ(Interleukin-1beta)(IL-1b)、インターロイキン-6(IL-6)、インターロイキン-10(IL-10)、及び腫瘍壊死因子-α(TNF-a)を含む4つの血液サイトカインの血清水準が増加した(図42)。しかし、セリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の処理グループは、セリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の未処理グループより4つのサイトカインの増加が有意に少なかった。マウスBMC細胞死滅速度は、TBIとBMC細胞死滅がセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の処理グループで有意に抑制された後に測定された(図38及び図39)。 Six hours after TBI, interleukin-1 beta (IL-1b), interleukin-6 (IL-6), interleukin-10 (IL-10), and tumor necrosis factor-α ( The serum levels of four blood cytokines, including TNF-a), were increased (FIG. 42). However, the treated group of cerium-manganese oxide nanoparticles had significantly less increase in four cytokines than the untreated group of cerium-manganese oxide nanoparticles. Mouse BMC cell killing rates were measured after TBI and BMC cell killing were significantly suppressed in the cerium-manganese oxide nanoparticles treatment group (FIGS. 38 and 39).

TBI後1日BMCの総数また分離されて係数された(図40)。BMCのほぼ95%はセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の未処理のグループで除去されたが、BMCの平均50%だけがセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の処理グループで除去された。TBI1日後の血漿MDA数準が測定された。セリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の処理グループがセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の未処理のグループよりも血漿内MDA濃度を有意に減少させた(図41)。 The total number of BMCs 1 day after TBI was also separated and factored (Fig. 40). Approximately 95% of BMC was removed in the untreated group of cerium-manganese oxide nanoparticles, whereas only an average of 50% of BMC was removed in the treated group of cerium-manganese oxide nanoparticles. Plasma MDA counts 1 day after TBI were measured. The treated group of cerium-manganese oxide nanoparticles significantly reduced the plasma MDA concentration compared to the untreated group of cerium-manganese oxide nanoparticles (FIG. 41).

TBI後4日目、小腸、肝臓、腎臓、脾臓、肺などの5器官のMDA数値を測定した(図43)。 肝臓を除いて、すべての他の臓器はTBI後MDA水準が有意に増加した。-IR/-CMグループと比較して、セリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の処理グループの小腸、脾臓および肺でMDA水準の有意な上昇は観察されなかった。 On the 4th day after TBI, MDA values of 5 organs such as small intestine, liver, kidney, spleen, and lung were measured (FIG. 43). All other organs, except the liver, had significantly increased post-TBI MDA levels. No significant increase in MDA levels was observed in the small intestine, spleen and lungs of the cerium-manganese oxide nanoparticles treatment group compared to the -IR / -CM group.

放射線障害を誘発する可能性がある放射線誘発性小腸損傷を調査した(図44)。TBIの1週間後に十二指腸を収穫して組織病理学的検査を行った。TBIによって絨毛がひどく損傷されたが、セリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の処理グループは相対的に損傷されない絨毛構造を示し、セリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の未処理グループよりもさらに長い絨毛の長さを維持した(図46及び図47) 。 Radiation-induced small intestinal injuries that could induce radiation damage were investigated (Fig. 44). One week after TBI, the duodenum was harvested and histopathologically examined. The villi were severely damaged by TBI, but the treated group of cerium-manganese oxide nanoparticles showed a relatively undamaged villous structure, and the villi length was even longer than the untreated group of cerium-manganese oxide nanoparticles. Was maintained (FIGS. 46 and 47).

タネルアッセイとKi-67染色結果は、またセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子がIRから絨毛とクリプト細胞を保護し、クリプト細胞で幹細胞と先祖細胞の有糸分裂活性を維持できることを示した(図45)。 Tanel assay and Ki-67 staining results also showed that cerium-manganese oxide nanoparticles could protect villi and crypto cells from IR and maintain mitotic activity of stem and progenitor cells in crypto cells (FIG. 45). ).

セリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の処理グループに対する生存したスクリプト細胞の自己再生能力を確認するために、TBI後30分以内にマウスから陰嚢を分離して体外オルガノイド(in vitro organoid)培養条件で培養した(図48)。7日後にセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の未処理グループで分離した胆嚢は腸器官を形成することができなかったが、セリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の処理グループは有意に増加された器官形成の効率を示した(図49)。また、セリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の処理グループの腸器官は、中央ルーメン、クリプト構造及び絨毛を含む通常のオルガノイド表現型の特徴を示した。しかし、セリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の未処理グループで隔離された陰嚢は7日間球状シストを形成することができなかった。 To confirm the self-renewal ability of surviving script cells to a treatment group of cerium-manganese oxide nanoparticles, the scrotum was isolated from mice within 30 minutes after TBI and cultured under in vitro organoid culture conditions. (Fig. 48). Gallbladder separated in the untreated group of cerium-manganese oxide nanoparticles after 7 days was unable to form intestinal organs, whereas the treated group of cerium-manganese oxide nanoparticles had significantly increased organ formation. The efficiency was shown (Fig. 49). In addition, the intestinal organs of the treatment group of cerium-manganese oxide nanoparticles exhibited features of the normal organoid phenotype, including central lumen, cryptostructure and villi. However, the scrotum isolated in the untreated group of cerium-manganese oxide nanoparticles was unable to form spherical cysts for 7 days.

最後に、TBI 150日後に生存したセリウム-マンガン酸化物ナノ粒子の処理マウスから臓器を収穫して、長期間の損傷評価を行った。生存マウスの十二指腸と空腸の両方が腫瘍形成や病因の兆候を示さなかった。 Finally, organs were harvested from mice treated with cerium-manganese oxide nanoparticles that survived 150 days after TBI and evaluated for long-term damage. Both the duodenum and jejunum of surviving mice showed no signs of tumorigenesis or etiology.

以上、本発明の具体的な実施例について考察した。本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者は、本発明が本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で変形した形態で具現できることを理解することができるであろう。したがって、開示された実施例は限定的な観点ではなく、説明的な観点で考慮されるべきである。本発明の範囲は前述した説明ではなく、特許請求の範囲に示されており、それと同等の範囲内にあるすべての差異点は本発明に含まれるものと解釈されるべきである。 The specific examples of the present invention have been considered above. Those who have ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs will understand that the present invention can be embodied in a modified form within a range that does not deviate from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the disclosed examples should be considered from a descriptive point of view, not from a limiting point of view. The scope of the invention is set forth in the claims, not the description described above, and all differences within the equivalent scope should be construed as included in the invention.

本発明の実施例による放射線保護ナノ粒子は、優れた放射線保護能と生体適合性を持つことができる。上記放射線保護ナノ粒子は、活性酸素種の消去能力を増加させながら全身毒性を減らすことができる。また、上記放射線保護ナノ粒子は、長く持続される安定的な活性と低い活性線量を持つことができる。上記放射線保護ナノ粒子は、様々な放射線誘発の損傷を防止するために、局所的および全身的に使用することができる。上記放射線保護ナノ粒子は、毒性がないか又は小さいだけでなく、少量でも組織及び細胞を放射線から直接保護することができて機能の迅速な再生と回復を促進することができる。 The radiation-protected nanoparticles according to the examples of the present invention can have excellent radiation protection ability and biocompatibility. The radiation-protected nanoparticles can reduce systemic toxicity while increasing the ability to scavenge reactive oxygen species. In addition, the radiation-protected nanoparticles can have long-lasting stable activity and low active dose. The radiation-protected nanoparticles can be used locally and systemically to prevent various radiation-induced damage. Not only are the radiation-protected nanoparticles non-toxic or small, but even small amounts can directly protect tissues and cells from radiation and promote rapid regeneration and recovery of function.

Claims (10)

第1の金属酸化物ナノ粒子を含む放射線保護ナノ粒子。 Radiation-protected nanoparticles containing the first metal oxide nanoparticles. 前記第1の金属酸化物ナノ粒子の表面に形成された第2の金属酸化物層をさらに含む、請求項1に記載の放射線保護ナノ粒子。 The radiation-protected nanoparticles according to claim 1, further comprising a second metal oxide layer formed on the surface of the first metal oxide nanoparticles. 前記第1の金属酸化物ナノ粒子と前記第2の金属酸化物層との間に極性界面を有することを特徴とする、請求項2に記載の放射線保護ナノ粒子。 The radiation-protected nanoparticles according to claim 2, wherein the radiation-protected nanoparticles have a polar interface between the first metal oxide nanoparticles and the second metal oxide layer. 前記極性界面は、(前記第1の金属酸化物の金属イオン)-O-(前記第2の金属酸化物の金属イオン)のぺアリングを含むことを特徴とする、請求項3に記載の放射線保護ナノ粒子。 The radiation according to claim 3, wherein the polar interface comprises pairing of (metal ion of the first metal oxide) -O- (metal ion of the second metal oxide). Protective nanoparticles. 前記第2の金属酸化物層は、前記第1の金属酸化物ナノ粒子の表面でエピタキシャル成長されて形成されることを特徴とする、請求項2に記載の放射線保護ナノ粒子。 The radiation-protected nanoparticles according to claim 2, wherein the second metal oxide layer is formed by epitaxially growing on the surface of the first metal oxide nanoparticles. 前記第2の金属酸化物層により前記第1の金属酸化物ナノ粒子の表面の酸素空隙が増加することを特徴とする、請求項2に記載の放射線保護ナノ粒子。 The radiation-protected nanoparticles according to claim 2, wherein the second metal oxide layer increases oxygen voids on the surface of the first metal oxide nanoparticles. 前記第2の金属酸化物層はストレーンされて{332}面を露出させることを特徴とする、請求項2に記載の放射線保護ナノ粒子。 The radiation-protected nanoparticles according to claim 2, wherein the second metal oxide layer is strained to expose a {332} surface. 前記第1の金属酸化物はセリアを含み、前記第2の金属酸化物はマンガン酸化物を含むことを特徴とする、請求項2に記載の放射線保護ナノ粒子。 The radiation-protected nanoparticles according to claim 2, wherein the first metal oxide contains ceria and the second metal oxide contains a manganese oxide. 前記第1の金属酸化物ナノ粒子は酸素空隙を有することを特徴とする、請求項1に記載の放射線保護ナノ粒子。 The radiation-protected nanoparticles according to claim 1, wherein the first metal oxide nanoparticles have oxygen voids. 前記第1の金属酸化物ナノ粒子は蛍石構造のナノ結晶を有することを特徴とする、請求項1に記載の放射線保護ナノ粒子。

The radiation-protected nanoparticles according to claim 1, wherein the first metal oxide nanoparticles have nanocrystals having a fluorite structure.

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